Nghiên cứu máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy phục vụ chương trình đào tạo tại trường đại học và cao đẳng công nghệ

Do đó, theo yêu cầu của Nhà trường và để đáp ứng nhu cầu của xã hội tác giả quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia côn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Tăng Huy

Hà Nội, năm 2011

1.1 Vài nét về tình hình khai thác sử dụng máy CNC hiện nay 14

1.2 Sự thích hợp của các hệ thống CNC đối với các nước đang phát triển 15

1.3 Đặc trưng cơ bản và vai trò của máy CNC đối với tự động hoá 17

1.3.3 Tính năng tập trung nguyên công 17

1.3.4 Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao 17

1.3.5 Gia công biên dạng phức tạp 18

1.3.6 Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao 18

1.4 Một số nét cơ bản về máy công cụ vạn năng và máy CNC 18

1.5 Mô hình khái quát của một máy CNC (hình 1.1) 20

1.5.1 Phần điều khiển 20

1.6 Các phương pháp điều khiển trong máy CNC 21

1.7 Hệ toạ độ và các điểm gốc lập trình gia công CNC 23

1.7.1 Hệ toạ độ 23 1.7.2 Các điểm gốc lập trình gia công CNC 24

1.8.2 Trình tự để thiết lập một chương trình gia công 29

1.9 Hiệu quả kinh tế khi gia công trên máy CNC 30

Nội dung Trang Chương 2 NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHAY CNC X.MILL 640 32

2.1 Giới thiệu về máy phay CNC X.Mill 640 32

2.1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.1) 32

2.1.3 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.2) 34

2.2 Hướng dẫn vận hành máy phay CNC X.Mill 640 37

2.2.1 Điều kiện kỹ thuật làm việc 37 2.2.2 Hướng dẫn vận hành bật máy (bảng 2.3) 38

2.2.3 Hướng dẫn vận hành tắt máy (bảng 2.4) 39

2.2.3 Hướng dẫn sử dụng hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến bằng tay (bảng 2.5) 40

2.3 Hệ điều khiển trong máy phay CNC X.Mill 640 41

2.3.1 Bảng điều khiển trong máy phay CNC X.Mill 640 41

2.3.2 Giới thiệu về các nút chức năng trong bảng điều khiển 41

2.3.2.1 Bàn phím MDI (MDI keyboard) (bảng 2.6) 41

2.3.2.2 Các phím chức năng (Function keys) (bảng 2.7) 44

2.3.3 Hệ điểu khiển trong máy phay CNC X.Mill 640 59

2.3.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ điều khiển điện 60

2.3.3.2 Các tham số của hệ điều khiển FANUC Oi Mate MD (bảng 2.14) 62

2.3.3.3 Bảng mã lệnh G (trong hệ điều khiển FANUC Oi Mate MD) 62

2.3.3.4 Thao tác vào/ra một chương trình 66

2.3.3.5 Tạo một chương trình sử dụng bàn phím MDI 67

Chương 3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOPSOLID’CAM TRONG LẬP

TRÌNH GIA CÔNG TỰ ĐỘNG NHỮNG CHI TIẾT PHỨC TẠP 2D, 3D

69

3.1 Giới thiệu về phần mềm TOPSOLID 2009 69

3.1.1 Cách cài đặt phần mềm từ đĩa DVD 69

3.1.2 Giới thiệu về phần mềm TOPSOLID 77

3.1.3 Giao diện trong phần mềm Topsolid’Cam 77

Nội dung Trang

3.2.1 Trình tự các bước thực hiện 79

3.2.2.1 Nghiên cứu bản vẽ và các yêu cầu 80

3.2.2.2 Chuẩn bị trước khi lập trình gia công 81

3.2.2.3 Lập trình gia công tự động 2D 88

3.2.2.3 Xuất ra chương trình NC 104

3.3.1 Trình tự các bước thực hiện 107 3.3.2 Lập trình gia công phay 3D 107

3.3.2.1 Nghiên cứu bản vẽ và các yêu cầu 107

3.3.2.2 Chuẩn bị trước khi lập trình gia công 3D 107

3.3.2.3 Lập trình gia công 3D 108

Chương 4 MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH VÀ THÍ NGHIỆM GIA CÔNG

CẮT GỌT TRÊN MÁY PHAY CNC X.MILL 640

118

4.1 Bài 1 - Thực hành “Thay và lắp dao” trên máy phay CNC X.Mill 640 118

4.2 Bài 2 - Thực hành “Xét gốc phôi và bù chiều dài dao” trên máy phay

CNC X.Mill 640

120

4.3 Bài 3 - Lập trình gia công trực tiếp trên máy phay CNC X.Mill 640 125

4.4 Bài 4 - Lập trình bằng tay và gia công trên máy phay CNC X.Mill 640 127

4.5 Bài 5 - Lập trình tự động 2D và gia công trên máy phay CNC X.Mill 640 132

4.6 Bài 6 - Lập trình tự động 3D và gia công trên máy phay CNC X.Mill 640 136

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng những nội dung trong luận văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của tôi

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2011

Học viên

Đỗ Anh Tuấn

HỆ THỐNG CÁC DANH MỤC BẢNG BIỂU

Chương 1: Tổng quan về CNC

Bảng 1.1 So sánh máy công cụ vạn năng và máy CNC 19

Bảng 1.2 Trình tự thiết lập một chương trình gia công 29

Chương 2: Nghiên cứu về máy phay CNC X.Mill 640 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC X.Mill 640 32

Bảng 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640 35

Bảng 2.3 Hướng dẫn vận hành bật máy 38

Bảng 2.4 Hướng dẫn vận hành tắt máy 39

Bảng 2.5 Hướng dẫn sử dụng hộp vô lăng điều khiển dẫn tiến bằng tay 40

Bảng 2.6 Hướng dẫn sử dụng bàn phím MDI 42

Bảng 2.7 Hướng dẫn sử dụng bảng các phím chức năng 44

Bảng 2.8 Hướng dẫn dùng phím mềm trong chức năng POS 51

Bảng 2.9 Hướng dẫn sử dụng phím mềm trong chức năng PORG 52

Bảng 2.10 Hướng dẫn sử dụng phím mềm trong chức năng OFS/SET 54

Bảng 2.11 Hướng dẫn sử dụng phím mềm trong chức năng System 56

Bảng 2.12 Hướng dẫn sử dụng phím mềm trong chức năng message 58

Bảng 2.13 Hướng dẫn sử dụng phím mềm trong chức năng GRPH 59

Bảng 2.14 Các tham số của hệ điều khiển FANUC OIMD 62

Bảng 2.15 Danh sách mã G 64

Chương 4: Một số bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy phay CNC X.Mill 640 Bảng 4.1 Hướng dẫn thay lắp dao trên máy phay CNC X.Mill 640 118

Bảng 4.2 Hướng dẫn xét gốc phôi và bù chiều dài dao .147

HỆ THỐNG CÁC DANH MỤC HÌNH VẼ

Chương 1 Tổng quan về CNC

Hình 1.1 Mô hình khái quát của một máy CNC 20

Hình 1.2 Điều khiển theo điểm 21

Hình 1.3 Điều khiển theo đường thẳng 22

Hình 1.4 Điều khiển theo Contour 22

Hình 1.5 Hệ toạ độ trong máy CNC 23

Hình 1.6 Điểm gốc và điểm cắt của dao 25

Hình 1.7 Chương trình chính và chương trình con 27

Chương 2 Nghiên cứu về máy phay CNC X.Mill 640 Hình 2.1 Máy phay CNC X.mill 640 32

Hình 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640 34

Hình 2.3 Bảng điều khiển của máy phay CNC X.mill 640 41

Hình 2.4 Bàn phím MDI 41

Hình 2.5 Bảng các phím chức năng 41

Hình 2.6 Màn hình LCD của bảng điều khiển 49

Hình 2.7 Phím mềm trong chức năng POS 51

Hình 2.8 Phím mềm trong chức năng SYSTEM 51

Hình 2.9 Phím mềm trong chức năng SYSTEM 51

Hình 2.10 Phím mềm trong chức năng POS 52

Hình 2.11 Phím mềm trong chế độ MEM/RMT 52

Hình 2.12 Phím mềm trong chế độ MDI 53

Hình 2.13 Phím mềm trong chế độ EDIT/JOG/THND 53

Hình 2.14 Phím mềm trong chế độ JOG/HND/REF 53

Hình 2.15 Phím mềm trong chế độ OFS/SET 53

Hình 2.16 Phím mềm trong chức năng SYSTEM 55

Hình 2.18 Phím mềm trong chức năng GRPH 59

Chương 3 Ứng dụng phần mềm Topsolid’Cam trong lập trình gia công tự động những chi tiết phức tạp 2D, 3D Hình 3.1 Đĩa cài phần mềm TopSolid 2009 69 Hình 3.2 Giao diện chính cài đặt bộ phần mềm TopSolid 2009 69

Hình 3.3 Chọn ngôn ngữ sử dụng trong phần mềm 70

Hình 3.4 Cài đặt phần mềm TopSolid 2009 70

Hình 3.5 Thông tin sử dụng phần mềm 70

Hình 3.6 Chọn license trong khi cài đặt 71

Hình 3.7 Chọn cài đặt các phần mềm hỗ trợ 71

Hình 3.8 Chọn ổ cài đặt phần mềm 72

Hình 3.9 Tiếp tục cài đặt phần mềm 72

Hình 3.10 Chọn các modul trong phần mềm TopSolid 2009 73

Hình 3.11 Chọn đơn vị sử dụng trong phần mềm 73

Hình 3.12 Tiếp tục cài đặt phần mềm 74

Hình 3.13 Chọn mã mở trong phần mềm 74

Hình 3.14 Chọn hình thức cài đặt phần mềm 75

Hình 3.15 Bắt đầu quá trình cài đặt 75

Hình 3.16 Màn hình chờ trong quá trình cài đặt 76

Hình 3.17 Kết thúc quá trình cài đặt 76

Hình 3.18 Mở phần mềm TopSolid 2009 78

Hình 3.19 Chọn mở một file mới 78

Hình 3.20 Chọn mở phần mềm TopSolid’Cam 78

Hình 3.21 Màn hình giao diện chính trong phần mềm TopSoild’Cam 2009 79

Hình 3.22 Bản vẽ chi tiết phay 2D 80

Hình 3.23 Nhấn chọn công cụ start working 81

Hình 3.24 Nhấn chọn chức năng chọn máy gia công 81

Hình 3.25 Chọn máy cần gia công 81

Hình 3.26 Chọn dao cần thiết lâp thông số 82

Hình 3.27 Thiết lập thông số cho dao 82

Hình 3.28 Chọn đường kính dao cần dùng khi gia công 82

Hình 3.29 Thiết lập thông số cho các dao khác 83

Hình 3.30 Chọn đồ gá cho quá trình gia công 83

Hình 3.31 Chọn kiểu loại đồ gá 83

Hình 3.32 Chọn kiểu ê tô cần dùng 84

Hình 3.33 Định vị ê tô lên bàn máy 84

Hình 3.34 Chọn bề mặt định vị trên ê tô 84

Hình 3.35 Chọn bề mặt định vị trên bàn máy 85

Hình 3.36 Gá phôi lên ê tô 85

Hình 3.37 Chọn chi tiết cần gá lên ê tô 85

Hình 3.38 Hiệu chỉnh khoảng cách bề mặt định vị phôi lên ê tô 86 Hình 3.39 Tạo phôi 87

Hình 3.40 Chọn vật liệu của phôi 87

Hình 3.41 Điều chỉnh lượng dư của phôi 87

Hình 3.42 Chọn gốc phôi 88

Hình 3.43 Hoàn thành bước chuẩn bị trước khi lập trình 88

Hình 3.44 Chọn phương thức gia công 2D 88

Hình 3.45 Chọn dao phay mặt đầu (dao số 6) 89

Hình 3.46 Thiết lập lượng dư khi phay mặt đầu 89

Hình 3.47 Thiết lập điều kiện cắt khi phay mặt đầu 90

Hình 3.48 Chọn phương thức gia công hốc hở 90

Hình 3.49 Chọn dao để gia công hốc hở 91

Hình 3.50 Thiết lập lượng dư khi phay hốc hở 91

Hình 3.51 Thiết lập điều kiện cắt khi phay hốc hở 92

Hình 3.52 Chọn phương thức gia công hốc hở 92

Hình 3.53 Chọn dao để gia công hốc hở (dao số 3) 93

Hình 3.54 Thiết lập lượng dư khi phay hốc hở 93

Hình 3.55 Thiết lập điều kiện cắt khi phay hốc hở 94

Hình 3.56 Chọn phương thức gia công hốc kín 94

Hình 3.57 Chọn dao đê gia công hốc kín 95

Hình 3.58 Thiết lập lượng dư khi phay hốc kín 95

Hình 3.59 Thiết lập điều kiện cắt khi phay hốc kín 96

Hình 3.60 Chọn phương thức gia công rãnh 96

Hình 3.61 Chọn dao để gia công rãnh (dao số 3) 96

Hình 3.62 Thiết lập lượng dư khi cắt rãnh 97

Hình 3.63 Thiết lập điều kiện cắt khi cắt rãnh 97

Hình 3.64 Chọn phương thức gia công hốc hở 98

Hình 3.65 Chọn dao để gia công hốc hở (dao số 7) 98

Hình 3.66 Thiết lập lượng dư khi phay hốc hở 99

Hình 3.67 Thiết lập điều kiện cắt khi phay hốc hở 99

Hình 3.68 Chọn phương thức gia công lỗ 100

Hình 3.69 Chọn dao để gia công lỗ 100

Hình 3.70 Thiết lập lượng dư khi khoan 101

Hình 3.71 Thiết lập chế độ bẻ phoi 102

Hình 3.72 Thiết lập điều kiện cắt khi khoan lỗ 102

Hình 3.73 Bật chế độ kiểm tra đường chạy dao 103

Hình 3.74 Kiểm tra đường chạy dao theo từng bước 103

Hình 3.75 Kích hoạt chế độ chạy mô phỏng 104

Hình 3.76 Bảng điều khiển quá trình chạy mô phỏng 104

Hình 3.77 Kích hoạt chế độ xuất dữ liệu sang chương trình NC 105

Hình 3.78 Giao diện chính của phần mềm xuất dữ liệu 105

Hình 3.79 Số file chương trình cần xuất dữ liệu 105

Hình 3.80 Lưu tên cho chương trình xuất 105

Hình 3.81 Chương trình NC gia công 2D 106

Hình 3.82 Chi tiết phay 3D đã được thiết kế sẵn 107

Hình 3.83 Chọn phương thức gia công phay 3D 108

Hình 3.84 Thiết lập lượng dư khi gia công thô 108

Hình 3.85 Thiết lập vùng chạy dao khi gia công thô 109

Hình 3.86 Thiết lập điều kiện cắt khi gia công thô 109

Hình 3.87 Thiết lập đường chạy dao khi gia công thô 110

Hình 3.88 Thiết lập điều kiện cắt khi gia công bán tinh 110

Hình 3.89 Thiết lập đường chạy dao khi gia công bán tinh 111

Hình 3.90 Thiết lập vùng chạy dao khi gia công bán tinh 111

Hình 3.91 Chọn phương thức Zlevel khi gia công tinh 112

Hình 3.92 Thiết lập đường chạy dao khi gia công tinh 112

Hình 3.93 Thiết lập vùng chạy dao khi gia công tinh 113

Hình 3.94 Thiết lập điều kiện cắt khi gia công tinh 113

Hình 3.95 Kích hoạt chế độ chạy mô phỏng 114

Hình 3.96 Bảng điều khiển quá trình chạy mô phỏng 114

Hình 3.97 Kích hoạt chế độ xuất dữ liệu sang chương trình NC 115

Hình 3.98 Giao diện chính của phần mềm xuất dữ liệu 115

Hình 3.99 Số file chương trình cần xuất dữ liệu 115

Hình 3.100 Lưu tên cho chương trình xuất 116

Hình 3.101 Chương trình NC gia công 3D 116

Chương 4 Một số bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy phay CNC X.Mill 640

Hình 4.1 Chi tiết gia công số 1 126

Hình 4.2 Chi tiết gia công số 2 128

Hình 4.3 Giao diện chính của Notepal 128

Hình 4.4 Lập trình bằng tay trong Notepal 129

Hình 4.5 Giao diện chính của phần mềm truyền dữ liệu sang máy phay CNC 130

Hình 4.6 Chọn file cần truyền 130

Hình 4.7 Truyền chương trình sang máy phay CNC 131

Hình 4.8 Chi tiết gia công số 3 (2D) 132

Hình 4.9 Chương trình gia công 2D NC 133

Hình 4.10 Giao diện chính của phần mềm truyền dữ liệu sang máy phay CNC 134 Hình 4.11 Chọn file cần truyền (file Gia cong 2D) 134

Hình 4.12 Truyền chương trình (Gia cong 2D) sang máy phay CNC 135

Hình 4.13 Chi tiết gia công số 4 (3D) 136

Hình 4.14 Chương trình gia công 3D NC 137

Hình 4.15 Giao diện chính của phần mềm truyền dữ liệu sang máy phay CNC 138 Hình 4.16 Chọn file cần truyền (file GC 3D AM TRE) 138

Hình 4.17 Truyền chương trình (GC 3D AM TRE) sang máy phay CNC 139

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, các máy công cụ điều khiển số (NC và CNC) hiện đang được sử dụng phổ biến tại hầu hết các nước Trong những năm gần đây các máy CNC được nhập vào Việt Nam với số lượng ngày càng nhiều Việc tìm hiểu khai thác khả năng công nghệ gia công trên các máy CNC nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao đang là nhiệm vụ cấp bách

Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp là một trường đại học công nghệ mới được thành lập (trường lên đại học tháng 9 năm 2007) Việc ứng dụng các phần mềm CAD/CAM/CNC và khai thác khả năng công nghệ gia công trên máy CNC được Nhà trường hết sức quan tâm, nhằm đạo tạo ra đội ngũ kỹ sư và cử nhân

cơ khí có kiến thức và tay nghề về công nghệ cao Trước đây việc tiếp cận về máy CNC chỉ được làm trên máy CNC mô hình dùng cho dạy học, năm 2010 Nhà trường đã đầu tư mới một máy phay CNC công nghiệp để phục vụ quá trình giảng dạy, học tập và nghiên cứu Do đó, theo yêu cầu của Nhà trường và để đáp ứng nhu cầu của xã hội tác giả quyết định chọn đề tài: “ Nghiên cứu máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy, phục vụ chương trình đào tạo tại các trường đại học và cao đẳng công nghệ”

2 Lịch sử nghiên cứu

Nghiên cứu về máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy trong trường đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp nói riêng và tại các trường đại học và cao đẳng công nghệ nói chung còn khá mới mẻ

3 Mục đích nghiên cứu:

Đưa ra những được những kiến thức cơ bản về: Tổng quan về CNC (đặc trưng cơ bản và vai trò của máy CNC, các phương pháp điều khiển trong máy CNC, lập trình gia công CNC ) Biết cách vận hành và sử dụng thành thạo máy phay CNC công nghiệp Biết cách sử dụng một phần mềm CAM trong lập trình gia công

tự động Và đưa ra được một số bài thí nghiệm và thực hành gia công cắt gọt trên

máy, bước đầu tiếp cận với công nghệ cao, rèn luyện tác phong làm việc cẩn thận,

an toàn, khoa học và công nghiệp hiện đại cho các sinh viên ngành Cơ khí

4 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy phay CNC X.Mill 640, và một số bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về gia công CNC, nghiên cứu về máy phay CNC, và tiếp cận với phần mềm TopSolid’Cam 2009

- Xây dựng một số bài thí nghiệm và thực hành gia công cắt gọt trên máy phay CNC phục vụ chương trình đào tạo tại trường đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp nói riêng và các trường đại học và cao đẳng công nghệ nói chung

- Gia công cắt mẫu

- Phân tích kết quả

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Tăng

Huy đã giúp đỡ tận tình để tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin cảm ơn lãnh đạo

nhà trường và các thầy cô khoa Cơ khí Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 20 tháng 3 năm 2011

Tác giả

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CNC

1.1 Vài nét về tình hình khai thác sử dụng máy CNC hiện nay

Ở Việt Nam chúng ta, trước đây hệ thống sản xuất cơ khí quá lạc hậu, năng suất thấp, chất lượng kém nhưng giá thành lại cao, sản xuất chưa đáp ứng được thị trường trong nước chứ đừng nói gì đến vươn ra thị trường ngoài nước Nhận thức từ vấn đề đó, sau Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI (1986) với chủ trương đổi mới, nhiều chính sách ra đời đó tạo cho doanh nghiệp sự chủ động, sáng tạo Rất nhiều doanh nghiệp trong nước và liên doanh với nước ngoài đã đưa máy gia công có mức

độ tự động hoá cao vào sản xuất Ngành cơ khí nước ta nói riêng và tất cả các ngành khác nói chung đã có bước phát triển mới Sản phẩm chế tạo ra có chất lượng cao hơn, thời gian chế tạo nhanh hơn Tuy nhiên, tìm hiểu một số doanh nghiệp sử dụng

kỹ thuật CNC thì thấy có một số hạn chế sau:

- Chủng loại máy, nguồn gốc máy đa dạng nhưng chủ yếu là các máy của: Đức, Nhật, Trung quốc, Đài loan Đáng chú ý là có một số máy không rõ nguồn gốc

vì việc mua bán máy qua nhiều trung gian, tài liệu thất lạc

- Hệ điều khiển của máy chủ yếu là FANUC, HEIDENHAIN, MITSUBISHI

- Việc chuyển giao kỹ thuật từ các chuyên gia nước ngoài cho đối tác tại Việt Nam không đầy đủ Chủ yếu chỉ hướng dẫn lập trình cơ bản và thao tác vận hành máy

- Ngoại trừ một số doanh nghiệp liên doanh, doanh nghiệp 100% vốn nước ngoài trong sản xuất có mặt hàng truyền thống thì chương trình gia công CNC được chuẩn bị trước từ nước ngoài đưa vào, còn lại chủ yếu do người vận hành máy lập trình trực tiếp trên máy

- Một số doanh nghiệp chưa thực sự chú ý đến khai thác máy một cách hiệu quả, thời gian máy hoạt động không nhiều

- Các máy gia công sử dụng kỹ thuật CNC thường được nhập ngoại với giá thành rất cao, hiệu quả khai thác sử dụng máy còn hạn chế, giá thành sản phẩm cao

Thực tế đó cho thấy việc “nghiên cứu về máy phay CNC và xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy, phục vụ chương trình đào tạo tại các trường đại học và cao đẳng công nghệ” nhằm đạo tạo ra đội ngũ kỹ

sư và cử nhân có kiến thức và tay nghề về công nghệ cao là việc làm hết sức cần thiết

1.2 Sự thích hợp của các hệ thống CNC đối với các nước đang phát triển

Hiện nay, mức độ phát triển của các hệ thống CNC đảm bảo rằng sự áp dụng chúng ở các nhà máy mang lại lợi ích rõ ràng Cũng cần ghi nhận hiệu quả trực tiếp và trực quan của tự động hoá, nghĩa là sự giảm lao động con người Đây là một mối lợi nữa cho các nước đang phát triển với công lao động thấp và nguồn nhân lực dồi dào (mà nguồn lao động này đa số là không có kỹ thuật cao) Trong thực tế, tầm quan trong của các lợi ích có thể tóm tắt trong những điểm sau:

- Thiết bị công nghệ CNC làm giảm sự cần thiết phải có người đứng máy với tay nghề cao

- Do năng suất của các máy CNC cao, nên chúng giải phóng nhanh các ùn tắc đâu

- Các thiết bị công nghệ NC có yêu cầu rất cao Do giá thành máy cao nên chúng cần phải đầy tải Yêu cầu này cúng với năng suất cao, cần có một kế hoạch sản xuất tốt Do đó cần nghĩ đến computer để hỗ trợ sản xuất, lập kế hoạch và điều khiển, thực tế là nghĩ đến một hệ thống computer hoá, từ thời điểm bắt đầu giới thiệu kỹ thuật NC đến các hoạt động công nghiệp Đây là thời điểm bắt đầu sự phối hợp các hoạt động công nghiệp

- Cũng đã có những ý tưởng tốt được nói về quá trình phối hợp qua hệ thống CAD/CAM và các hệ thống điều khiển quản lý/thông tin Điều đó được làm chủ yếu với nhà máy hoàn toàn tự động mà mục đích chủ yếu là dùng cho tự động hoá Sự áp dụng các nhà máy như thế không luôn luôn là giải pháp tốt nhất ở các nước đang phát triển Chúng ta tin rằng có những lý do sâu sắc hơn

để tiếp cận vấn đề này so với sự giảm chi phí nhân lực do tự động hoá Các lý

do quan trọng nhất là:

+ Chấp hành các kỷ luật công nghệ bên trong tổ chức sản xuất (như các hệ thống computer thường liên quan đến các số liệu đầu vào được yêu cầu rất chuẩn mực, các quy trình kỹ thuật )

+ Tính linh hoạt lơn hơn trong quá trình chế tạo, nghĩa là nâng cao khả năng của chúng, đáp ứng nhanh chóng và có hiệu quả với mọi thay đổi về kỹ thuật, các yêu cầu cả thị trường thay đổi và các sản phẩm mới

+ Đảm bảo không có khuyết tật và các dữ liệu chính xác dùng cho sự điều khiển quản lý

+ Đảm bảo sản xuất chính xác cao thậm chí của các chi tiết phức tạp hoặc các nguyên công phức tạp (độc lập với tay nghề người đứng máy)

+ Tăng hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ qua việc lập kế hoạch tốt hơn, khuyển khích sản xuất tối ưu

- CNC là chìa khoá để tiếp cận các hệ thống kỹ thuật công nghiệp và rằng sự phối hợp CAD/CAM/CIM có thể được tạo nên chỉ thông qua kỹ thuật CNC

- Sự thay đổi lớn trong gia công kim loại có thể gán cho sự phát triển nhanh chóng trong thiết kế máy công cụ vào trong công nghệ, kỹ thuật điều khiển và sản xuất

- Trong thực tế, sự phát triển liên quan tới các vật liệu mới, các dụng cụ cắt mới không chỉ ảnh hưởng lên quan điểm gia công mà còn bổ sung một tầm nhìn mới cho

sự thiết kế máy công cụ và hệ điểu khiển máy công cụ

1.3 Đặc trưng cơ bản và vai trò của máy CNC đối với tự động hoá

1.3.1 Tính năng tự động cao

Máy CNC có năng suất cắt gọt cao và giảm được tối đa thời gian phụ, do mức độ tự động được nâng cao vượt bậc Tuỳ từng mức độ tự động, máy CNC có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chuyển động khác nhau, có thể tự động thay dao, hiệu chỉnh sai

số dao cụ, tự động kiểm tra kích thước chi tiết và qua đó tự động hiệu chỉnh sai lệch

vị trí tương đối giữa dao và chi tiết, tự động tưới nguội, tự động hút phoi ra khỏi khu vực cắt

1.3.2 Tính năng linh hoạt cao

- Chương trình có thể thay đổi dễ dàng và nhanh chóng, thích ứng với các loại chi tiết khác nhau Do đó rút ngắn thời gian phụ và thời gian chuẩn bị sản xuất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hoá sản xuất hàng loạt nhỏ

- Bất cứ lúc nào cũng có thể sản xuất nhanh chóng những chi tiết đã có chương trình Vì thế, không cần phải sản xuất chi tiết dự trữ, mà chỉ lấy chương trình của chi tiết đó

- Máy CNC gia công được những chi tiết nhỏ, vừa, phản ứng một cách linh hoạt khi nhiệm vụ công nghệ thay đổi và điều quan trọng nhất là việc lập trình gia công có thể thực hiện ngoài máy, trong các văn phòng có sự hỗ trợ của kỹ thuật tin học thông qua thiết bị vi tính, vi xử lý

1.3.3 Tính năng tập trung nguyên công

Đa số các máy CNC có thể thực hiện số lượng lớn các nguyên công khác nhau mà không cần thay đổi vị trí gá đặt của chi tiết Từ khả năng tập trung các nguyên công, các máy CNC đã được phát triển thành các trung tâm gia công CNC

1.3.4 Tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng cao

- Giảm được hư hỏng do sai xót của con người Đồng thời cũng giảm được cường

độ chú ý của con người khi làm việc

- Có khả năng gia công chính xác hàng loạt Độ chính xác lập lại, đặc trưng cho mức độ ổn định trong suốt quá trình gia công là điểm ưu việt tuyệt đối của máy CNC

- Máy CNC với hệ thống điều khiển khép kín có khả năng gia công được những chi tiết chính xác và về hình dáng đến kích thước Những đặc điểm này thuận tiện cho việc lắp lẫn, giảm khả năng tổn thất phôi liệu ở mức thấp nhất

1.3.5 Gia công biên dạng phức tạp

Máy CNC có thể gia công chính xác và nhanh các chi tiết có hình dạng phức tạp như các bề mặt 3 chiều

1.3.6 Tính năng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao

- Cải thiện tuổi bền dao nhờ điều kiện cắt tối ưu Tiết kiệm dụng cụ cắt gọt, đồ gá và các phụ tùng khác

- Giảm phế phẩm

- Tiết kiệm tiền thuê mướn lao động do không cần yêu cầu kỹ năng nghề nghiệp nhưng năng suất gia công cao hơn

- Sử dụng lại chương trình gia công

- Giảm thời gian sản xuất

- Thời gian sử dụng máy nhiều hơn nhờ vào giảm thời gian dừng máy

- Giảm thời gian kiểm tra vì máy CNC sản xuất chi tiết chất lượng đồng nhất

- CNC có thể thay đổi nhanh chóng từ việc gia công loại chi tiết này sang loại khác với thời gian chuận bị thấp nhất

Tuy nhiên bên cạnh đó máy CNC cũng có một số hạn chế như:

- Sự đầu tư ban đầu cao: Nhược điểm lớn nhất trong việc sử dụng máy CNC là tiền vốn đầu tư ban đầu cao cùng với chi phí lắp đặt

- Yêu cầu bảo dưỡng cao: Máy CNC là thiết bị kỹ thuật cao và hệ thống cơ khí, điện của nó rất phức tạp Để máy gia công được chính xác cần thường xuyên bảo dưỡng Người bảo dưỡng phải tinh thông cả về cơ và điện

- Hiệu quả thấp với những chi tiết đơn giản

1.4 Một số nét cơ bản về máy công cụ vạn năng và máy CNC

- Về cơ bản máy công cụ vạn năng và máy công cụ điều khiển số có kết cấu khung

- Ngoài ra chúng còn có một số điểm khác nhau, cụ thể (bảng 1.1):

Bảng 1.1: So sánh máy công cụ vạn năng và máy CNC

TT Nội dung Máy công cụ vạn năng Máy CNC

1 Nguồn động lực - Động cơ 3 pha

thường

- Động cơ DC điều khiển vô cấp hoặc AC biến tần theo điều khiển vô cấp

- Động cơ bước và động cơ thuỷ lực

cơ cấu

- Mềm dẻo, linh hoạt cao

1.5 Mô hình khái quát của một máy CNC (hình 1.1)

Hình 1.1 Mô hình khái quát của một máy CNC

Máy CNC gồm hai phần chính

1.5.1 Phần điều khiển: Gồm chương trình điều khiển và các cơ cấu điều khiển

- Chương trình điều khiển: Là tập hợp các tín hiệu (gọi là lệnh) để điều khiển máy,

được mã hoá dưới dạng chữ cái, số và một số ký hiệu khác như dấu cộng, trừ, dấu chấm, gạch nghiêng Chương trình này được ghi lên cơ cấu mang chương trình dưới dạng mã số và được lưu lại

- Các cơ cấu điều khiển: Nhận tín hiều từ cơ cấu đọc chương trình, thực hiện các

phép biến đổi cần thiết để có được tín hiệu phù hợp vơi điều kiện hoạt động của cơ cấu chấp hành, đồng thời kiểm tra sự hoạt động của chúng thông qua các tín hiệu được gửi về từ các cảm biến liên hệ ngược Bao gồm các cơ cấu đọc, cơ cấu giải

mã, cơ cấu chuyển đổi, bộ xử lý tín hiệu, cơ cấu nội suy, cơ cấu so sánh, cơ cấu khuếch đại, cơ cấu đo hành trình, cơ cấu đo vận tốc, bộ nhớ và các thiết bị xuất nhập tín hiệu

Đây là thiết bị điện - điện tử rất phức tạp, đóng vai trò cốt yếu trong hệ thống điều khiển của máy NC Việc tìm hiểu nguyên lý cấu tạo của các thiết bị này đòi hỏi có kiến thức từ các giáo trình chuyên ngành khác, cho nên ở đây chỉ giới thiệu khái quát

1.5.2 Phần chấp hành: gồm máy cắt kim loại và một số cơ cấu phục vụ vấn đề tự

động hoá như các cơ cấu tay máy, ổ chứa dao, bôi trơn, tưới trơn, thổi phoi, cấp phôi

- Cũng như các loại máy cắt kim loại khác, đây là bộ phận trực tiếp tham gia cắt gọt kim loại để tạo hình chi tiết Tuỳ theo khả năng công nghệ của loại máy mà có các

bộ phận: Hộp tốc độ, hộp chạy dao, thân máy, sống trượt, bàn máy, trục chính, ổ chứa dao, các tay máy

- Kết cấu từng bộ phận chính chủ yếu như máy vạn năng thông thường, nhưng có một vài khác biệt nhỏ để đảm bảo quá trình điều khiển tự động được ổn định, chính xác, năng suất và đặc biệt là mở rộng khả năng công nghệ của máy

+ Hộp tốc độ: Phạm vi điểu chỉnh tốc độ lớn, thường là truyền động vô cấp, trong

đó sử dụng các lý hợp điện tử để thay thế tốc độ được dễ dàng

+ Hộp chạy dao: Có nguồn dẫn động riêng, thường là các động cơ bước Trong xích truyền động, sử dụng các phương pháp khử khe hở của các bộ truyền như vít me - đai ốc bi

+ Thân máy cứng vững, kết cấu hợp lý để dễ thải phoi, tưới trơn, dễ thay dao tự động Nhiều máy có ổ chứa dao, tay máy thay dao tự động, có thiết bị tự động hiệu chỉnh khi dao bị mòn

Trong các máy CNC có thể sử dụng các dạng điểu khiển thích nghi khác nhau bảo đảm một hoặc nhiều thông số tối ưu như các thành phần lực cắt, nhiệt độ cắt, độ bóng bề mặt, chế độ cắt tối ưu, độ ồn, độ rung

1.6 Các phương pháp điều khiển trong máy CNC

* Điều khiển theo điểm (hình 1.2): Là phương thức điều khiển nhanh đồng thời theo các

trục nhằm xác định một vị trí nào đó theo yêu cầu Dạng điều khiển này thường áp dụng

để gia công các lỗ bằng các phương pháp như: Khoan, khoét, doa hay cắt ren lỗ

Hình 1.2 Điều khiển theo điểm

* Điều khiển theo đường thẳng (tuyến tính): Là dạng điều khiển mà khi gia công

dụng cụ cắt thực hiện lượng chạy dao theo một đường thẳng nào đó song song với một trục toạ độ (hình 1.3) Dạng điều khiển này thường dùng cho các máy phay và máy tiện đơn giản

Hình 1.3 Điều khiển theo đường thẳng

* Điều khiển theo biên dạng (contour): Dạng điều khiển theo điểm, theo

đường có rất nhiều hạn chế khi gia công các bề mặt phức tạp như mặt cong, mặt nghiêng Dạng điều khiển theo contour (hình 1.4) cho phép khắc phục được các hạn chế này Bằng hình thức điều khiển này, ta có thể tạo ra các contour hoặc đường thẳng hay đường cong tuỳ ý trong mặt phẳng nào đó hoặc trong không gian Như thế có nghĩa là sẽ có nhiều trục chuyển động đồng thời

và các trục đó có mối quan hệ với nhau về mặt toán học (hàm số) Tuỳ theo số lượng các trục được điều khiển đồng thời mà điều khiển theo contour được chia ra làm các loại 2D, 3D, 4D, 5D

1.7 Hệ toạ độ và các điểm gốc lập trình gia công CNC

1.7.1 Hệ toạ độ

- Theo tiêu chuẩn ISO, các chuyển động cắt gọt khi gia công chi tiết trên máy CNC

phải nằm trong một hệ trục toạ độ Descarte theo quy tắc bàn tay phải (hình 1.5) Trong đó có ba chuyển động tịnh tiến theo các trục và ba chuyển động quay theo các trục tương ứng

Hình 1.5 Hệ toạ độ trong máy CNC

- Khi lập trình người ta quy ước rằng dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ

thống toạ độ còn chi tiết đứng yên Do vậy có quy tắc mà người lập trình phải luôn nhớ “ Chi tiết đứng yên, chỉ có dụng cụ chuyển động”

- Trên các máy gia công điều khiển theo chương trình số còn có các trục quay như: Trục của bàn quay, ụ quay Các trục này được ký hiệu bằng các chữ cái A, B, C, và các trục này có thứ tự tương ứng với các trục tịnh tiến X, Y, Z Nếu ta nhìn theo hướng dương của trục thì chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ là chiều quay dương.

- Quy định các trục toạ độ trên máy:

+ Trên máy tiện trục chính mang chi tiết quay tròn, dụng cụ cắt (ví dụ: dao tiện) thực hiện chuyển động tịnh tiến theo hướng X, Z Trục Z chạy song song với trục

chính máy, chiều dương của trục Z (+Z) chạy từ chi tiết đến dụng cụ tiện (dụng cụ tiến xa chi tiết) Chiều dương của trục X (+X) chạy từ chi tiết (tâm quay) đến giá dao Như vậy chiều của trục X sẽ khác nhau khi gá dao ở phía trước hoặc phía sau tâm quay

+ Trên máy pháy trục chính mang dụng cụ cắt quay Trục Z có phương tương tự như đối với máy tiện, nghĩa là trục Z chạy song song với trục máy + Z chạy từ chi tiết đến dụng cụ tức là khi cho dao cắt vào chi tiết thì lúc đó trục Z có giá trị âm Đối với trục X thì còn tuỳ thuộc vào máy phay đó là máy nằm hay máy phay đứng Sau khi xác định được chiều của trục X, Z ta có thể xác định chiều của trục Y theo quy tắc bàn tay phải

1.7.2 Các điểm gốc lập trình gia công CNC

Vị trí chính xác của các hệ thống toạ độ do các điểm 0 quyết định Để đơn giản hoá việc vận hành máy và lập trình NC ngoài các điểm 0 còn các điểm chuẩn khác

- Các điểm 0 của máy M (machine point): là điểm gốc của các toạ độ máy và do

nơi chế tạo ra máy đó xác định theo kết cấu động học của máy Trên máy phay điểm 0 của máy thường nằm tại điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy

- Điểm 0 của chi tiết W (work point): là gốc của hệ thống toạ độ gắn lên chi tiết Vị

trí của điểm W do người lập trình tự do lựa chọn và xác định sao cho các kích thước trên bản vẽ gia công trực tiếp là giá trị toạ độ của hệ thống toạ độ

- Điểm gốc tham chiếu của máy R (reference point): Điểm gốc tham chiếu của máy

còn được gọi là điểm chuẩn của máy hay điểm gốc quay về Dùng để đóng kín không gian làm việc của máy Không thể thay đổi Điểm gốc này có một vị trí xác định trước so với điểm M mà hệ điều khiển nhận biết được Đây là điểm rất quan trọng trong việc vận hành máy Trước khi cho máy chạy phải thực hiện lệnh cho dao về điểm gốc R Đồng thời trong quá trình gia công phải lưu

ý vấn đề sau:

+ Khi bắt đầu sử dụng máy, gá dao xong phải cho máy trở về điểm R trước khi thực hiện đo kích thước dao

+ Khi đang sử dụng máy mà bị sự cố mất điện thì các giá trị thực tế về vị trí dao, bàn trượt bị mất, do vậy khi tiếp tục vận hành phải chạy dao về điểm R

- Điểm gốc chương trình P (program point): Là điểm mà dụng cụ cắt sẽ ở đó trước khi gia công và sau khi kết thúc gia công một chi tiết trong sản xuất loạt Điểm này do người lập trình tự do lựa chọn, nhưng cần chú ý đảm bảo: Khi tháo, gá lắp phôi không bị vướng Khi thay dao (đối với máy tiện) không

bị va dao vào máy hay chi tiết gia công

- Điểm không của dao E, điểm cắt của dao P: Để điều khiển lưỡi cắt của dao

dịch chuyển theo quỹ đạo gia công đảm bảo chính xác cần phải có điểm gốc

đó là điểm không của dao hay còn gọi là điểm kiểm tra dụng cụ E (hình 1.6)

Kích thước của dao được đo kiểm chính xác trên thiết bị đo của máy Trị số

đo (X, Z - đối với máy tiện; R,Z- đối với máy phay hay trung tâm gia công) được nạp vào bộ nhớ của hệ điều khiển, dữ liệu đó được dùng trong suốt quá

chương trình Một câu lệnh có thể có từ một lệnh đến nhiều lệnh (Word), một lệnh gồm một địa chỉ (Address) và những con số

- Một chương trình lập ra để gia công trên máy NC bao giờ cũng phải có 3 phần: ký hiệu khởi đầu, phần câu lệnh thân chương trình và kết thúc chương trình Trong tiêu chuẩn ISO, kí hiệu khởi đầu là % và kết thúc chương trình là M30

- Ví dụ: Một đoạn chương trình sau

Thông tin hình học Thông tin về công nghệ

Số thứ

tự câu Mã dịch

chuyển Các trục toạ độ

Lượng chạy dao

Số vòng quay

Dụng

cụ cắt

Chức năng phụ

+ Phần đầu của chương trình là :

% 1000 - Ký hiệu của chương trình để phân biệt với các chương trình khác, dùng

để lưu trữ chương trình trong bộ nhớ

* * - Ghi chú chương trình (tên quản lý và lưu giữ chương trình) dùng để giúp người sử dụng nhận biết được dễ dàng (Hệ thống điều khiển không sử dụng ký tự này khi đọc chương trình)

+ Phần thân của chương trình : Bao gồm một dãy các khối lệnh về gia công và các chế độ gia công chứa các thông tin về hình học (mã hoá Gcode) và các thông tin về

công nghệ (F, S, M chọn dao chọn chế độ cắt Va, Vc điều khiển máy và các chức năng phụ)

+ Lệnh M30 là kết thúc chương trình

- Chương trình có hai loại: chương trình chính (main program) và chương trình con (subprogram) (hình 1.7) Tiến trình điều khiển được thực hiện theo chương trình chính Khi xuất hiện lệnh gọi chương trình con trong chương trình chính, tiến trình điều khiển được chuyển tới chương trình con Đến khi lệnh kết thúc chương trình con được khai báo, tiến trình điều khiển được trả về chương trình chính Cấu trúc của hai loại chương trình này giống nhau, có nghĩa là phải nhận biết được sự bắt đầu và kết thúc của chương trình

Hình 1.7 Chương trình chính và chương trình con

- Cấu trúc một câu lệnh (Block): Mỗi một dòng lệnh là một câu lệnh nó bao gồm các thông tin về: vị trí dòng lệnh, đường đi, chế độ cắt, dụng cụ, dung dịch trơn nguội Cuối câu lệnh bao giờ cũng có dấu chấm phảy ( ; )

Ví dụ : N5 G00 X30 Y 50 S630 T0101 M03;

- Cấu trúc một từ lệnh (Word): Mỗi một thông tin tương ứng với một từ lệnh Một

từ lệnh hàm chứa một thông tin về kỹ thuật lập trình, về hình học hoặc về công nghệ nó bao gồm một chữ cái địa chỉ (Address) kèm theo là những con số mang giá trị của địa chỉ Tập hợp các từ lệnh được ngăn cách bằng dấu cách sẽ hình thành một dòng lệnh, các từ lệnh được xếp vào câu lệnh với một trình tự chặt chẽ, theo tiêu chuẩn (DIN 66025):

+ Từ cho số thứ tự câu lệnh N, số thứ tự câu lệnh giúp ta dễ dàng tìm chúng trongbộ nhớ của hệ thống điều khiển hay trong trường hợp sử dụng lệnh lặp, chu trình

+ Từ cho điều kiện đường dịch chuyển hoặc điều kiện chuẩn bị Code mã hoá G + Các từ cho những trục toạ độ điểm đích X, Y, Z, U, V, W, P, Q, R, A, B, C, D, E + Các từ cho những thông số nội suy I, J, K

+ Từ lệnh cho lượng chạy dao cắt gọt F (mm/phút hoặc mm/vòng)

Lượng chạy dao F: trên máy tiện đơn vị có thể tính theo mm/vòng khi đi với G99 hoặc mm/phút khi đi với G98

Ví dụ: N60 G99 F240; (mm/phút), N30 G99 F0.25; (mm/vòng)

+ Từ lệnh cho số vòng quay trục chính hoặc cho tốc độ cắt S (vòng/phút)

Tốc độ trục chính: Từ lệnh gồm chữ cái địa chỉ và một số nguyên đứng sau biểu thị giá trị tốc độ trục chính Trên máy tiện giá tốc độ quay trục chính có thể theo đơn vị: vg/ph hoặc m/ph phân biệt thông qua việc tổ hợp với các câu lệnh G96 và G97:

Ví dụ: G96 S120; (m/ph), G97 S1000’ (v/ph)

+ Từ lệnh cho chọn dao và giá trị hiệu chỉnh dao T theo sau có thể là 2 hoặc 4 số: T0201 Dãy số biểu thị tên dụng cụ cắt và địa chỉ số liệu hiệu chỉnh

+ Từ lệnh về chức năng máy và các chức năng phụ kèm theo là 2 con số

Địa chỉ (Address): Là tất cả 26 chữ cái English từ A đến Z

A- Định vị chuyển động quay quanh trục X

B- Định vị chuyển động quay quanh trục Y

C- Định vị chuyển động quay quanh trục Z

D- Định vị chuyển động quay quanh một trục đặc biệt khác or gọi chức năng hiệu chỉnh kích thước dao, hay chạy dao thứ 3

E- Định vị chuyển động quay quanh một trục đặc biệt khác hoặc gọi chức năng hiệu chỉnh kích thước dao, hay chạy dao thứ 2

F- Tốc độ, lượng chạy dao (Feed)

G- Điều kiện chức năng đường dịch chuyển

H- Địa chỉ chưa dùng, dự trữ, có thể sử dụng tự do

I- Tham số nội suy theo trục X (toạ độ của tâm đường tròn hoặc bước ren // với trục X) J- Tham số nội suy theo trục Y (toạ độ của tâm đường tròn hoặc bước ren // với trục Y) K- Tham số nội suy theo trục Z (toạ độ của tâm đường tròn hoặc bước ren // với trục Z) L- Địa chỉ dự trữ chưa dùng

M- Thực hiện các chức năng phụ

N- Số thứ tự câu lệnh

O- Không sử dụng (tránh nhầm lẫn với 0)

P- Chuyển động thứ 3 bổ sung thêm // X hoặc thông số hiệu chỉnh dao

Q- Chuyển động thứ 3 bổ sung thêm // Y hoặc thông số hiệu chỉnh dao

R- Chuyển động thứ 3 bổ sung thêm // Z hoặc thông số hiệu chỉnh dao

S- Số vòng quay trục chính hoặc tốc độ cắt (Speed)

T- Gọi dao (Tool)

U- Chuyển động thứ 2 bổ sung thêm // X hoặc thông số hiệu chỉnh dao

V- Chuyển động thứ 2 bổ sung thêm // Y hoặc thông số hiệu chỉnh dao

W- Chuyển động thứ 2 bổ sung thêm // Z hoặc thông số hiệu chỉnh dao

X- Toạ độ chuyển động theo hướng của trục X

Y- Toạ độ chuyển động theo hướng của trục Y

Z- Toạ độ chuyển động theo hướng của trục Z

1.8.2 Trình tự để thiết lập một chương trình gia công

Như vậy, để tiến hành gia công trên máy CNC người ta ngoài việc nắm vững kiến thức Cơ khí cơ bản còn phải hiểu biết về thiết bị CNC, nắm vững kỹ thuật lập trình Thông thường việc gia công được tiến hành theo các bước sau đây (bảng 1.2):

Bảng 1.2 Trình tự thiết lập một chương trình gia công

TT Nội dung tổng quát Nội dung chi tiết

1 Nghiên cứu bản vẽ để xác định yêu cầu gia công

Bảng 1.2 Trình tự thiết lập một chương trình gia công

TT Nội dung tổng quát Nội dung chi tiết

6 Nhập chương trình vào máy

7 Lưu chương trình vào bộ nhớ

8 Lắp dụng cụ và phôi lên máy

10 Xét gốc phôi và bù chiều dài dao

11 Kiểm tra chương trình bằng cách chạy không cắt

12

gia công

Kiểm tra điều kiện gia công bằng cách tiến hành cắt thử (sửa chương trình nếu thấy cần thiết, chỉnh sửa giá trị bù dao nếu cần thiết)

13 Gia công trong chế độ tự động

14

Tiến hành gia công

Hoàn thành sản phẩm

1.9 Hiệu quả kinh tế khi gia công trên máy CNC

- Hiệu quả sử dụng máy CNC trong sản xuất được xác định theo hiệu quả kinh tế Q (giá trị lợi nhuận, lãi, giá trị tiếc kiệm được trong sản xuất), tính theo đơn vị đ/năm, nếu so sánh với máy thường như sau:

Q = (G1 – G2).N (đ/năm)

- Nếu dùng máy CNC hiệu quả hơn máy thường thì Q>0, tức là giá thành sản xuất tương ứng là G2 phải thấp hơn giá thánh sản xuất trên máy thường G1 , nghĩa là có G2<G1, bởi vì công nghệ hiện đại hơn phải năng suất cao hơn, làm cho chi phí sản xuất tính cho một sản phẩm thấp hơn Như vậy khi Q=0 thì phương án dùng máy CNC không thuyết phục:

Trong đó: G1 là giá thành sản xuất trên máy thường (đ/chi tiết)

L – Lương cho thợ vận hành máy gia công (đ/chi tiết)

Đ - Điện tiêu thụ của máy gia công (đ/chi tiết)

S – Chi phí bảo dưỡng máy gia công (đ/chi tiết)

P – Chi phí nhà xưởng gia công (đ/chi tiết)

M – Chi phí lập trình gia công trên máy CNC (đ/chi tiết)

K1 - Vốn đầu tư mua máy thường (đ/chi tiết)

K2 - Vốn đầu tư mua máy CNC (đ/chi tiết)

E – Giá trị hoàn vốn mua máy gia công: E = 1/T với T là thời gian hoàn vốn mua máy (Ví dụ: T= 5 năm thì E = 0,2)

1.10 Kết luận chương 1

Sự ra đời của công nghệ CNC đã làm thay đổi mạnh mẽ ngành Cơ khí, từ nền sản xuất cơ khí thuần túy chuyển sang kết hợp giữa Cơ khí, Công nghệ thông tin và điện tử Quá trình gia công phức tạp trở nên dễ dàng hơn, các đường cong 3D không gây khó khăn khi gia công nữa và một lượng lớn các thao tác do con người làm được giảm thiểu Việc ứng dụng công nghệ CNC trong sản xuất đã tạo ra được những sản phẩm Cơ khí

có độ chính xác cao, giảm thiểu được sai sót, tăng khả năng lắp lẫn hoàn toàn của sản phẩm, giảm sức lao động của con người…

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VỀ MÁY PHAY CNC X.MILL 640

2.1 Giới thiệu về máy phay CNC X.Mill 640

Hình 2.1 Máy phay CNC X.mill 640

2.1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.1)

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC X.Mill 640

TT Thông số kỹ thuật (Specification) Đơn vị

(Unit) CNC X.Mill 640

2 Hành trình trục X, Y, Z (Travel X/Y/Z axis) mm 640x400x500

3 Khoảng cách từ mũi trục chính tới bàn máy

(Spindle nose to table dist)

mm 50 - 500

5 Chiều cao của bàn (Table height) mm 850

6 Tải trọng của bàn (Table load capacity) Kg 300

7 Chiều rộng rãnh T (T slot width) mm 18

8 Khoảng cách rãnh T (T slot distance) mm 100

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật máy phay CNC X.Mill 640

TT Thông số kỹ thuật (Specification) Đơn vị

(Unit) CNC X.Mill 640

18 Đường kính dao lớn nhất (Max tool dia) mm 80

19 Chiều dài dao lớn nhất (Max tool length) mm 200

20 Khối lượng dao lớn nhất (Max tool weigh) Kg 8

21 Thời gian thay dao (Tool changing time) Giây 1,6

23 Kích thướng máy (Dimension) mm 2200x2200x1920

2.1.2 Những tính năng chính

- CNC X.Mill 640 là máy phay đứng CNC với độ chính xác cao, độ cứng vững

tuyệt vời, đồ ồn thấp và phạm vi xử lý rộng Dễ dàng vận hành và bảo trì thuận tiện

Máy này có thể tự động phay mặt phẳng, rãnh, bề mặt nghiêng và tất cả các loại

đường phức tạp Nó cũng có thể gia công khoan, mở rộng và doa

+ Trục vít me bi được kéo Nó làm việc chính xác trong suốt thời gian làm việc của máy Có vòng dừng ở cuối của 3 trục vít me bi Nó có thể đảm bảo không gây nguy hiểm khi chạy quá hành trình

2.1.3 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640 (bảng 2.2)

Hình 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640

Bảng 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640

1 Đế (Base)

2 Trục động cơ Y (Y axis motor)

3 Thanh trượt ngang (Cross slideway)

4 Động cơ trục X (X axis motor)

5 Vỏ bảo vệ bên ngoài (Outside

Bảng 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640

8 Tủ điện (Electric box)

9 Bơm bôi trơn (Lubricate pump)

10 Máy nén khí và đường cấp khí

11 Bơm làm mát (Cooling pump)

12 Hộp làm mát (Cooling box)

13 Động cơ trục Z (Z axis motor)

14 Động cơ trục chính (Main spindle

motor)

Bảng 2.2 Một số bộ phận cơ bản của máy phay CNC X.Mill 640

15 Trục chính (Main spindle)

16 Bàn máy (Workbench)

17 Một số thiết bị khác đi kèm theo máy

- Máy vi tính (computer)

- Xe tải phoi (chip truck)

- Cáp truyền dữ liệu Kiểu RS232

2.2 Hướng dẫn vận hành máy phay CNC X.Mill 640

2.2.1 Điều kiện kỹ thuật làm việc

- Nguồn điện: 3 pha AC380V ±10%

- Ô nhiễm cấp: Phân hoá khí cấp 3C2 ; Lớp khí cứng 3S 2 ; không có ô nhiễm với bụi điện dẫn

- Tổng công suất: 18KVA

- Chú ý: Các thành phần quan trọng trong hệ thống điện trong máy gia công điều khiển số được tạo ra từ mạch tích hợp bán dẫn và các thành phần bán dẫn Do ảnh hưởng từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và độ rung, cũng như thay đổi của các thành phần khác theo thời gian, đó là điều kiện cần thiết để kiểm tra hàng ngày và thường xuyên trên hệ thống điện của máy để đảm bảo hoạt động bình thường của máy điều khiển số

2.2.2 Hướng dẫn vận hành bật máy (bảng 2.3)

Bảng 2.3 Hướng dẫn vận hành bật máy

TT Nội dung công việc Hình vẽ minh hoạ

Bước 1 Kiểm tra an toàn và cung cấp

điện nguồn vào cho máy

Bước 2 Bật công tắc cấp điện vào máy

(phía sau máy)

Bước 3 Nhấn nút ON trên bảng điểu

khiển (đèn ON sáng) và chờ để

máy khởi động

Bước 4 Mở nút dứng khẩn cấp

“Emergency Stop” trên bảng

điểu khiển và hộp vô lăng điều

khiển dẫn tiến bằng tay

Bước 5 Ấn nút LUBE trên bảng điều

khiển để bơm dầu bôi trơn

máy

Bước 6 Nhấn nút ZRN trên bảng điều

khiển máy sẽ quay trở lại điểm

thao khảo (điểm chuẩn)

2.2.3 Hướng dẫn vận hành tắt máy (bảng 2.4)

Bảng 2.4 Hướng dẫn vận hành tắt máy

TT Nội dung công việc Hình vẽ minh hoạ

Bước 1 Kiểm tra máy

Bước 2 Đóng nút dứng khẩn cấp

“Emergency Stop” trên bảng

điều khiển và hộp vô lăng điểu

khiển dẫn tiến bằng tay

Bước 3 Nhấn nút OFF trên bảng điểu

khiển để tắt máy màn hình

điều khiển

Bước 4 Tắt công tắc cấp điện vào máy

Bước 5 Tắt điện nguồn cung cấp cho

máy